לעיתים הן יעילות יותר מכימותרפיה סטנדרטית, ולעתים קרובות תופעות לוואי שלהן שונות (וחמורות פחות). בשלב זה, הן לרוב משמשות (לבדן או בשילוב עם כימותרפיה) לטיפול בסרטני ריאה מתקדמים.

תרופות לעיכוב צמיחת כלי דם המזינים את הגידול (אנגיוגנזה, angiogenesis)

על מנת שגידולים סרטניים יוכלו לגדול, הם חייבים ליצור כלי דם חדשים שיזינו אותם. תהליך זה נקרא אנגיוגנזה. תרופות הנקראות "מעכבות אנגיוגנזה" (angiogenesis inhibitors) חוסמות צמיחת כלי דם חדשים.

תרופה בשם Bevacizumab (שם מסחרי: Avastin) היא מעכב אנגיוגנזה המשמש לטיפול בשלב מתקדם של סרטן הריאה של תאים שאינם-קטנים.זהו נוגדן חד-שבטי (גרסה מלאכותית של חלבון ספציפי ממערכת חיסון) המעכב את גורם הגדילה של התאים האנדותליים המרפדים את דפנות כלי הדם (vascular endothelial growth factor או VEGF); האחרון הוא חלבון המסייע לכלי דם חדשים להיווצר.

הרופאים משתמשים בתרופה זו לעתים קרובות בשילוב עם כימותרפיה. אם הסרטן מגיב (כלומר מפסיק לגדול), ניתן להפסיק את הכימותרפיה ולהמשיך במתן Bevacizumab לבדה, עד שהסרטן מתחיל שוב לגדול.

תופעות הלוואי האפשריות של תרופה זו הן שונות (ויכולות להיגרם בנוסף ל-) אלו של תרופות כימותרפיה. חלק מהתופעות הללו עלולות להיות חמורות.

Bevacizumab עלולה לגרום לדימום רציני, מה שבמידה מסוימת מגביל את השימוש בה. לא נעשה בה שימוש בחולים אשר משתעלים ויורקים דם. רוב ההנחיות הנוכחיות ממליצות שלא להשתמש ב-bevacizumab בחולים עם סרטני ריאה של תאים קשקשיים, משום שהיא עלולה לגרום לדימום חמור ברֵאות.

תרופות מעכבות EGFR

הקולטן לגורם גדילה באפידרמיס (EGFR) הוא חלבון המצוי על פני השטח של תאי הגוף. במצב עניינים נורמלי, עוזר חלבון זה לתאים לגדול ולהתחלק. חלק מהתאים הסרטניים בסרטן הריאה של תאים שאינם-קטנים מכילים יותר מדי EGFR, מה שגורם להם לגדול מהר יותר. תרופות מעכבות EGFR המשמשות לטיפול בסרטן הריאה של תאים שאינם-קטנים (NSCLC) כוללות:
* Erlotinib (שם מסחרי: Tarceva)
* Afatinib (שם מסחרי: Gilotrif)

Erlotinib ו-Afatinib חוסמות את האות מה-EGFR המורה לתאים לגדול.ניתן להשתמש בהן לבדן (ללא כימותרפיה) כטיפול הראשון לסרטני ריאה מתקדמים של תאים שאינם-קטנים המכילים מוטציות מסוימות בגן ה-EGFR. הם שכיחים יותר בקרב נשים, ובקרב מטופלים שמעולם לא עישנו.
בסיטואציה בה הכימותרפיה לא מביאה לתוצאות הרצויות, Erlotinib משמשת גם לטיפול בסרטן ריאה מתקדם של תאים שאינם-קטנים הנעדרים מוטציות אלו.Erlotinib ו-Afatinib ניתנות שתיהן בצורת כדורים.

תופעות הלוואי הנפוצות של תרופות אלו כוללות:
* בעיות עור
* שלשול
* אַפְתות (פצעים ברירית הפה)
* אובדן תיאבון

בעיות עור עלולות לכלול פריחה דמויית אקנה על הפנים והחזה, אשר עלולה, במקרים מסוימים, להוביל לזיהומי עור.

תרופות המעכבות את גן ה-ALK

בכ-5% מסרטני הריאה של תאים שאינם-קטנים נמצאו מוטציות בגן הנקרא ALK. שינוי זה מתגלה לרוב בלא-מעשנים (או במעשנים קלים) שחלו בתת-הסוג אדנוקרצינומה של סרטן הריאה של תאים שאינם-קטנים. המוטציה בגן ה-ALK מתבטאת בייצור חלבון ALK אנורמלי, דבר הגורם לתאים לגדול ולהתפשט. תרופות מעכבות ALK כוללות:
* Xalkori (שם מסחרי: Xalkori)
* Ceritinib (שם מסחרי: Zykadia)

תרופות אלו חוסמות את חלבון ה-ALK האנורמלי, ועשויות לכווץ גידולים בקרב חולי סרטני ריאה המכילים את המוטציה. למרות שתרופות אלו עשויות לעזור במצבים בהם הכימותרפיה הפסיקה להועיל, הם משמשים לעתים קרובות במקום הכימותרפיה לטיפול בסרטן בקרב אנשים בעלי המוטציה של גן ה-ALK.

שתי תרופות אלו ניתנות בצורת גלולות. תופעות הלוואי הנפוצות שלהן כוללות:
* בחילות והקאות
* שלשול
* עצירות
* עייפות
* שינויים בראייה

חלק מתופעות הלוואי עלולות להיות חמורות, כגון ספירה נמוכה של תאי דם לבנים, דלקת ריאות, פגיעה בכבד, ובעיות בקצב הלב.